CN105164876A

CN105164876A - 火花塞

Info

Publication number: CN105164876A
Application number: CN201480021947.9A
Authority: CN
Inventors: 片冈良一
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 2013-04-17
Filing date: 2014-04-01
Publication date: 2015-12-16
Also published as: EP2988382B1; EP2988382A4; EP2988382A1; US9525271B2; US20160105000A1; JPWO2014171088A1; JP5933154B2; WO2014171088A1

Abstract

本发明提供一种火花塞。该火花塞的中心电极具有：小径部，该小径部在前端利用激光焊接接合有贵金属电极头；大径部，该大径部的直径比小径部的直径大；以及连结部，该连结部连结小径部和大径部。该火花塞在将大径部的直径设为Dg(mm)，将贵金属电极头的沿着火花塞的轴线方向的长度设为Lc(mm)，将小径部的沿着火花塞的轴线方向的长度设为Ls(mm)时，满足式(1)～(3)，Dg≤2.6···(1)、1.15≤Lc+Ls≤3.0···(2)、0.48≤Ls/(Lc+Ls)≤0.75···(3)。

Description

火花塞

相关申请的相互参照

本申请基于2013年4月17日申请的申请号2013－86562的日本专利申请主张优先权，其公开的全部内容通过引用包含于本申请中。

技术领域

本发明涉及一种火花塞。

背景技术

在汽油发动机等内燃机中为了点火而采用的火花塞具备在与接地电极之间形成用于进行火花放电的间隙(放电间隙)的中心电极。通常来讲，中心电极为了确保良好的点火性而具有位于前端侧(放电间隙侧)的小径部、位于小径部的后端侧且直径比小径部大的大径部以及连结小径部和大径部的连结部。

公知有一种在中心电极的小径部的前端(火花放电部位)利用激光焊接接合有电极头(以下称作“贵金属电极头”)的火花塞，该电极头是采用耐火花消耗性优异、耐氧化消耗性优异的贵金属(例如铂、铱、钌、铑)或者将贵金属作为主要成分的合金形成的(例如参照专利文献1～6)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平6－36856号公报

专利文献2：日本特开平3－176978号公报

专利文献3：日本特开2004－207219号公报

专利文献4：日本特开2005－150011号公报

专利文献5：日本特开2011－34826号公报

专利文献6：日本特开2000－208235号公报

发明内容

发明要解决的问题

近年来，在内燃机中，为了兼顾通过提升点火性能而改善燃油消耗和与废气的清洁化相矛盾的提升输出而推进高压缩比化。在将内燃机高压缩比化时，振动、燃烧压力增大，因此，存在火花塞的中心电极折损的可能性提高这样的课题。特别是在中心电极的大径部的直径比较小的情况下，由于中心电极的振动变大，因此，折损的可能性变高。

在像上述那样中心电极由连结部、大径部以及接合有贵金属电极头的小径部形成的情况下，中心电极易于在小径部和连结部之间的交界附近发生折损。因此，认为若缩短中心电极中的由比上述交界靠前端侧的部分即小径部和接合于小径部的贵金属电极头形成的部分的沿着轴线方向的长度，则耐折损性会上升。但是，当缩短由小径部和接合于小径部的贵金属电极头形成的部分的长度时，存在内燃机的点火性降低这样的课题。这样，在火花塞中，兼顾点火性的提升和中心电极的耐折损性的提升成为课题。

用于解决问题的方案

本发明即是为了解决上述课题而完成的，其能够以以下的技术方案来实现。

(1)采用本发明的一技术方案，能够提供一种火花塞。该火花塞具备中心电极，该中心电极具有：小径部，该小径部在前端利用激光焊接接合有贵金属电极头；大径部，该大径部的直径比所述小径部的直径大；以及连结部，该连结部连结所述小径部和所述大径部，在将所述大径部的直径设为Dg(mm)，将所述贵金属电极头的沿着所述火花塞的轴线方向的长度设为Lc(mm)，将所述小径部的沿着所述火花塞的轴线方向的长度设为Ls(mm)时，满足式(1)～(3)(Dg≤2.6···(1)、1.15≤Lc+Ls≤3.0···(2)、0.48≤Ls/(Lc+Ls)≤0.75···(3))。采用该技术方案的火花塞，通过满足上述式(2)，能够在确保良好的点火性的同时抑制中心电极的耐久性降低，而且通过满足上述式(3)，即使像上述式(1)那样使用处于耐折损性降低的倾向的、大径部的直径Dg较小的中心电极，也能够抑制由位于中心电极的前端的贵金属电极头和小径部形成的部分的重量增大而提升中心电极的耐折损性，并且能够避免贵金属电极头的长度变得极短而抑制贵金属电极头的耐久性降低。

(2)在上述技术方案的火花塞的基础上，优选满足式(4)(0.61≤Ls/(Lc+Ls)≤0.75···(4))。采用该技术方案的火花塞，通过满足上述式(4)，能够进一步减轻由位于中心电极的前端的贵金属电极头和小径部形成的部分的重量而进一步提升耐折损性。

(3)在上述技术方案的火花塞的基础上，优选在将所述贵金属电极头的直径设为Dc(mm)，将所述小径部的直径设为Ds(mm)时，满足式(5)(Dc≤Ds≤Dc+0.4···(5))。采用该技术方案的火花塞，通过满足上述式(5)，能够在防止小径部的直径Ds变得过大并确保良好的点火性的同时，一定程度地确保经由小径部的自贵金属电极头的散热并抑制贵金属电极头的消耗。

(4)在上述技术方案的火花塞的基础上，优选满足式(6)(1.7≤Dg≤2.3···(6))。采用该技术方案的火花塞，通过满足上述式(6)，能够在避免大径部的直径Dg变得过小导致加工变困难或者耐久性降低的同时，即使使用处于耐折损性降低的倾向的、大径部的直径Dg较小的中心电极，也提升中心电极的耐折损性。

(5)在上述技术方案的火花塞的基础上，优选满足式(7)(1.7≤Dg≤1.9···(7))。采用该技术方案的火花塞，即使使用像上述式(7)那样处于耐折损性进一步降低的倾向的、大径部的直径Dg更小的中心电极，也能够提升中心电极的耐折损性。

(6)在上述技术方案的火花塞的基础上，优选在将所述中心电极和所述火花塞的绝缘体之间的间隙设为X(mm)时，满足式(8)(0.03≤X≤0.15···(8))。采用该技术方案，能够进一步提升中心电极的耐折损性。

(7)在上述技术方案的火花塞的基础上，优选所述中心电极的所述小径部和所述连结部之间的交界部分具有圆角轮廓。采用该技术方案，即使在对中心电极施加了外力的情况下，也能够将小径部和连结部的振动抑制得较小。

本发明也能够利用除火花塞之外的各种技术方案来实现。例如，能够以火花塞用的中心电极、火花塞或者火花塞用的中心电极的制造方法等技术方案来实现。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式的火花塞300的结构的说明图。

图2是表示中心电极20的详细结构的说明图。

图3是表示中心电极20的详细结构的说明图。

图4是表示中心电极20的详细结构的说明图。

图5是表示中心电极20的详细结构的说明图。

图6是表示关于火花塞300的耐久性的性能评价试验结果的说明图。

图7是表示关于中心电极20的耐折损性的第3性能评价试验结果的说明图。

图8是表示关于中心电极20的耐折损性的第4性能评价试验结果的说明图。

图9是表示中心电极的小径部和连结部之间的交界部分的优选形状的例子的说明图。

具体实施方式

A.实施方式：

A－1.火花塞的结构：

图1是表示本发明的实施方式的火花塞300的结构的说明图。在图1中，在作为火花塞300的中心轴线的轴线OL的右侧表示火花塞300的侧面结构，在轴线OL的左侧表示通过火花塞300的中心轴线的剖视结构。另外，在以下的说明中，沿着轴线OL，将配置有后述的接地电极10的一侧(图1的下方侧)称作前端侧，将配置有后述的端子金属件40的一侧(图1的上方侧)称作后端侧。

火花塞300包括绝缘电瓷30、中心电极20、主体金属外壳50、接地电极10以及端子金属件40。中心电极20利用绝缘电瓷30保持，绝缘电瓷30利用主体金属外壳50保持。接地电极10安装在主体金属外壳50的前端侧的端面57上，端子金属件40安装在绝缘电瓷30的后端侧。

绝缘电瓷30是具备与轴线OL平行的轴孔31的筒状的绝缘体，其通过烧结氧化铝等陶瓷材料而形成。绝缘电瓷30包括中央主干部32、后端侧主干部33、前端侧主干部34以及腿长部35。中央主干部32在绝缘电瓷30上配置在沿着轴线OL的中央附近，与其他的部分相比其外径较大。后端侧主干部33配置在比中央主干部32靠后端侧的位置，使端子金属件40和主体金属外壳50之间绝缘。前端侧主干部34配置在比中央主干部32靠前端侧的位置，腿长部35配置在比前端侧主干部34靠前端侧的位置。腿长部35的外径小于前端侧主干部34的外径。

中心电极20是棒状的金属制构件，其通过陶瓷电阻61和密封体62与端子金属件40电连接。中心电极20插入到绝缘电瓷30的轴孔31中，中心电极20的前端侧的一部分自绝缘电瓷30的腿长部35露出(这一点见后述)。中心电极20具有在包覆部分25的内侧埋设有导热性比包覆部分25优异的芯部分26的结构(参照图3)。作为中心电极20的包覆部分25，例如可以采用由将镍作为主要成分的镍合金形成的材料。作为中心电极20的芯部分26，例如能够采用由铜或者将铜作为主要成分的合金形成的材料。

在中心电极20的前端侧的端部设有用于提升耐火花消耗性、耐氧化消耗性的贵金属电极头70。贵金属电极头70是采用贵金属或者将贵金属作为主要成分的合金形成的。例如，贵金属电极头70是采用由Pt－Ir合金(将Pt作为主要成分且添加了Ir的合金)(密度21(g/cm³))或Ir－Pt合金(将Ir作为主要成分且添加了Pt的合金)(密度22(g/cm³))和作为母材的因科镍合金(INC600)(密度8.3(g/cm³))形成的材料形成的。另外，“主要成分”是指贵金属电极头中的添加得最多的成分。优选的是，贵金属电极头70的贵金属成分是50质量％以上。此外，更优选的是，贵金属电极头70和中心电极20的密度差是中心电极20的密度的2倍以上。

主体金属外壳50是包围从绝缘电瓷30的后端侧主干部33的前端侧的一部分到腿长部35的部分的大致圆筒形的金属外壳。主体金属外壳50例如包括低碳钢等金属。主体金属外壳50包括螺纹部52、工具卡合部51以及座部54。螺纹部52配置在主体金属外壳50的前端侧，其具有大致圆筒形的外观形状。在螺纹部52的表面形成有螺纹牙，在将火花塞300安装于发动机缸盖500时，该螺纹牙螺纹结合于发动机缸盖500的螺孔201。工具卡合部51例如具有六边形的截面形状，在将火花塞300安装于发动机缸盖500时，该工具卡合部51与未图示的工具嵌合。在座部54和发动机缸盖500之间嵌插有弯折板体而形成的环状的垫片59。通过压紧主体金属外壳50的后端部53，主体金属外壳50组装在绝缘电瓷30上。

接地电极10是弯曲的棒状的金属制构件。接地电极10的结构虽未图示，但与中心电极20是同样的。即，接地电极10具有在由镍合金形成的包覆部分埋设有由铜或者将铜作为主要成分的合金形成芯部分的结构。作为接地电极10的一个端部的基端部12接合于主体金属外壳50的前端侧的端面57，作为另一个端部的自由端部11弯曲成与中心电极20的前端侧的端部相对。在接地电极10的自由端部11和中心电极20的前端侧的端部之间形成有用于进行火花放电的间隙(放电间隙)。也可以在接地电极10的自由端部11上接合有用于提升耐火花消耗性、耐氧化消耗性的贵金属电极头。

端子金属件40的前端侧容纳在绝缘电瓷30的轴孔31中，其后端部自轴孔31暴露出来。在端子金属件40上连接有未图示的高压电缆，被施加高电压。

A－2.中心电极的详细结构：

图2～图4是表示中心电极20的详细结构的说明图。在图2中表示了中心电极20的前端侧的一部分的侧视结构，在图3中表示了中心电极20的前端侧的一部分的通过中心轴线的剖视结构。此外，在图4中表示了中心电极20和贵金属电极头70的利用激光焊接接合之前的剖视结构。另外，在图2～图4中，图的上方侧是前端侧，图的下方侧是后端侧。

中心电极20具有小径部23、大径部21以及连结部22，其中，小径部23是沿着轴线方向的长度是Ls(mm)且直径是Ds(mm)的大致圆柱形状，大径部21是位于小径部23的后端侧且直径是Dg(mm)(其中，Dg＞Ds)的大致圆柱形状，连结部22连结小径部23和大径部21。连结部22的形状是从连结部22与小径部23之间的交界位置(直径Ds)到连结部22与大径部21之间的交界位置(直径Dg)而直径连续地变化的锥形状。这样，在本实施方式中，由于中心电极20是具有小径部23、连结部22以及大径部21的结构，因此具有良好的点火性。

如图2所示，中心电极20的小径部23和连结部22位于比绝缘电瓷30(的腿长部35)的前端侧的端面靠前端侧的位置。即，连结部22和大径部21之间的交界位于比绝缘电瓷30的前端侧的端面靠前端侧的位置。在将中心电极20和绝缘电瓷30的位置关系设为这样的关系时，点火性上升，因此较为理想。但是，即使连结部22和大径部21之间的交界位于比绝缘电瓷30的前端侧的端面靠后端侧的位置，只要该交界和该前端侧端面之间的沿着轴线方向的距离Lg在2mm以内，点火性的降低就很轻微。绝缘电瓷30(绝缘体)和中心电极20的大径部21之间的间隙X通常是大于0mm的值。该间隙X的优选的值见后述。

在中心电极20的小径部23的前端侧的端部，利用激光焊接接合有贵金属电极头70。在接合贵金属电极头70时，如图4所示，在大致圆柱形状的贵金属电极头70载置在小径部23的前端侧的端面的状态下，激光照射在贵金属电极头70和小径部23之间的交界部分。由此，如图2和图3所示，在该交界部分形成有熔融部92，贵金属电极头70和中心电极20接合。

另外，在贵金属电极头70和中心电极20接合起来的状态下，如图3所示，在焊接前的贵金属电极头70和小径部23之间的交界残留的情况下，能够实际测量贵金属电极头70的长度Lc。另一方面，如图5所示，在径向上连续地形成熔融部92，焊接前的贵金属电极头70和小径部23之间的交界没有残留的情况下，以如下方式推断贵金属电极头70的长度Lc。在包含中心电极20的中心轴线的截面中，假想将贵金属电极头70在径向上3等分的2条直线SL，求出各直线SL中的与熔融部92重复的部分(线段)的中点Pa、Pb，将贵金属电极头70的前端侧端面和各中点Pa、Pb之间的沿着轴线方向的距离La、Lb的平均((La+Lb)/2)推断为贵金属电极头70的长度Lc。若能够推断贵金属电极头70的长度Lc，则也能够推断小径部23的长度Ls。

A－3.性能评价试验：

将以上说明的本实施方式的火花塞300作为对象，对点火性、贵金属电极头70的耐久性以及中心电极20的耐折损性进行性能评价试验。

A－3－1.关于点火性的性能评价试验：

在表1中表示关于火花塞300的点火性的性能评价试验结果。在关于点火性的性能评价试验中，对于使中心电极20的小径部23的长度Ls不同的多个样本(样本1～5)调查了不失火的极限的空燃比。极限空燃比的值越大，则火花塞300的点火性越佳。详细的试验条件是，试验方法：失火极限法；使用发动机：类型为直列4缸DOHC自然吸气型，排气量为1.6升；运转条件：转速为1600rpm；贵金属电极头70的尺寸：直径Dc为0.6mm，长度Lc为0.5mm；小径部23的尺寸：直径Ds为0.9mm，长度Ls为0.6mm～0.8mm(根据样本有所不同)；大径部21的尺寸：直径Dg为2.6mm。

[表1]

Dc＝0.6mmDs＝0.9mm

档本No.	1	2	3	4	5
						Lc(mm)	0.5	0.5	0.5	0.5	0.5
Ls(mm)	0.6	0.65	0.7	0.75	0.8
						Lc+Ls(mm)	0.1	1.15	1.2	1.25	1.3
极限空燃比	18.5	19.0	19.0	19.1	19.1

小径部23的长度Ls和贵金属电极头70的长度Lc之和(Lc+Ls)在1.15以上的样本2～5的极限空燃比在19以上，显示出良好的点火性。另一方面，和(Lc+Ls)小于1.15的样本1的极限空燃比小于19，没有得到良好的点火性。另外，在该试验中，通过改变小径部23的长度Ls来改变和(Lc+Ls)，但能够认为即使通过改变贵金属电极头70的长度Lc来改变和(Lc+Ls)，也能够得到同样试验结果。即，认为火花塞300的点火性并不是由小径部23的长度Ls和贵金属电极头70的长度Lc各自的值左右的，而是由它们的和(Lc+Ls)左右。因此，从确保火花塞300的良好的点火性的方面考虑，火花塞300的中心电极20优选构成为满足下述关系。

Lc+Ls≥1.15

但是，在小径部23的长度Ls和贵金属电极头70的长度Lc之和(Lc+Ls)过大时，产生由发动机内的过热导致中心电极20的耐久性降低的问题。因此，从确保良好的点火性和耐久性的方面考虑，中心电极20更优选构成为满足下述关系。

1.15≤Lc+Ls≤3.0

此外，从确保良好的点火性和更良好的耐久性的方面考虑，中心电极20更优选构成为满足下述关系。

1.15≤Lc+Ls≤2.0

A－3－2.关于耐久性的性能评价试验：

图6中表示关于火花塞300的耐久性的性能评价试验结果。越减小中心电极20的小径部23的直径Ds，则贵金属电极头70的散热性越差，因此，贵金属电极头70的消耗越大。在关于耐久性的性能评价试验中，对中心电极20的小径部23的直径Ds和贵金属电极头70的消耗之间的关系进行了调查。详细的试验条件是，试验方法：发动机全开耐久试验；使用发动机：类型为直列4缸DOHC自然吸气型，排气量为1.6升；运转条件：转速为5000rpmW.O.T.，运转100小时，大径部21的温度为摄氏800度；贵金属电极头70(Ir－Pt合金)的尺寸：直径Dc为0.6mm，长度Lc为0.5mm；小径部23的尺寸：直径Ds为0.5mm～1.2mm(根据样本有所不同)，长度Ls为0.65mm。

如图6所示，小径部23的直径Ds越大，则贵金属电极头70的散热性越佳，因此，贵金属电极头70的消耗量越小。具体地讲，在小径部23的直径Ds在0.6mm(即与贵金属电极头70的直径Dc相同的值)以上的情况下，贵金属电极头70的消耗量小于0.1mm，因此较为理想。另一方面，在小径部23的直径Ds在1.0mm(即比贵金属电极头70的直径Dc大0.4mm的值)以上的情况下，即使增大直径Ds，贵金属电极头70的消耗量也很平稳。认为其原因在于，在小径部23的直径Ds和贵金属电极头70的直径Dc之差大到一定程度以上时，即使增大直径Ds，该增加部分对于贵金属电极头70的散热也没有什么帮助。因此，从确保火花塞300的良好的点火性和抑制贵金属电极头70的消耗的方面考虑，火花塞300的中心电极20优选构成为满足下述关系。

Dc≤Ds≤Dc+0.4

A－3－3.关于中心电极20的耐折损性的第1性能评价试验：

表2～表9中表示关于中心电极20的耐折损性的第1性能评价试验结果。在关于耐折损性的第1性能评价试验中，对于使小径部23的长度Ls与小径部23的长度Ls和贵金属电极头70的长度Lc之和(Lc+Ls)的比(Ls/(Lc+Ls)、以下称作“小径部占有比”)不同的多个样本调查了耐折损性。另外，为了使各样本的小径部占有比不同，将和(Lc+Ls)固定为1.15(mm)(表2～表5)或1.2(mm)(表6～表9)，并使各样本的小径部23的长度Ls和贵金属电极头70的长度Lc不同。

小径部占有比(Ls/(Lc+Ls))表示在中心电极20中，小径部23的长度Ls相对于由小径部23和贵金属电极头70形成的部分的全长所占的比例。由于贵金属电极头70由密度较高的材料形成，因此，只要和(Lc+Ls)相同，小径部占有比(Ls/(Lc+Ls))越大，则由小径部23和贵金属电极头70形成的部分就越轻。因此，能够认为小径部占有比(Ls/(Lc+Ls))越大，则越会使耐折损性上升。详细的试验条件是，试验方法：超声波振动试验、振动方向：中心电极20的径向、振动频率：27.3kHz、评价：赋予了振动180秒钟的情况下中心电极20是否有折损(〇：无折损、×：有折损)、贵金属电极头70的尺寸：直径Dc；0.4mm～1.0mm(根据样本有所不同)、长度Lc；0.3mm～0.8mm(根据样本有所不同)、小径部23的尺寸：直径Ds；0.7mm～1.3mm(根据样本有所不同)、长度Ls；0.35mm～0.85mm(样本有所不同)、大径部21的尺寸：直径Dg；2.6mm、熔融部92的尺寸：熔融部92的沿着轴线方向的长度；0.4mm。

[表2]

Dc＝0.4mmDs＝0.7mm

[表3]

Dc＝0.6mmDs＝0.9mm

[表4]

Dc＝0.8mmDs＝1.1mm

[表5]

Dc＝1.0mmDs＝1.3mm

[表6]

Dc＝0.4mmDs＝0.7mm

[表7]

Dc＝0.6mmDs＝0.9mm

[表8]

Dc＝0.8mmDs＝1.1mm

[表9]

Dc＝1.0mmDs＝1.3mm

表2～表5中表示小径部23的长度Ls和贵金属电极头70的长度Lc之和(Lc+Ls)是1.15(mm)的情况下的评价试验结果，表6～表9中表示上述和(Lc+Ls)是1.2(mm)的情况下的评价试验结果。表2～表5各自的贵金属电极头70的直径Dc和小径部23的直径Ds互不相同。同样，表6～表9各自的贵金属电极头70的直径Dc和小径部23的直径Ds互不相同。

在小径部占有比(Ls/(Lc+Ls))小于0.48的样本(样本11、12、21、22、31、32、41、42、51、52、61、62、71、72、81、82)中，无论贵金属电极头70的直径Dc、小径部23的直径Ds的大小如何，都由于180秒钟的振动而发生了折损。另外，折损发生在小径部23和连结部22之间的交界附近。另一方面，在小径部占有比(Ls/(Lc+Ls))在0.48以上的样本(除上述之外的样本)中，无论直径Dc、直径Ds的大小如何，即使赋予180秒钟的振动，也都没有发生折损。因此，从提升耐折损性这样的方面考虑，火花塞300的中心电极20优选构成为满足下述关系。

Ls/(Lc+Ls)≥0.48

但是，在小径部占有比(Ls/(Lc+Ls))过大时，贵金属电极头70的长度Lc过短，产生贵金属电极头70的耐久性降低的问题。因此，从提升耐折损性和确保贵金属电极头70的耐久性的方面考虑，火花塞300的中心电极20更优选构成为满足下述关系。

0.48≤Ls/(Lc+Ls)≤0.75

A－3－4.关于中心电极20的耐折损性的第2性能评价试验：

表10～表17中表示关于中心电极20的耐折损性的第2性能评价试验结果。关于耐折损性的第2性能评价试验是在上述关于耐折损性的第1性能评价试验的基础上将赋予振动的时间从180秒钟变更为300秒钟，其他的方法、条件等与关于耐折损性的第1性能评价试验相同。

[表10]

Dc＝0.4mmDs＝0.7mm

[表11]

Dc＝0.6mmDs＝0.9mm

[表12]

Dc＝0.8mmDs＝1.1mm

[表13]

Dc＝1.0mmDs＝1.3mm

[表14]

Dc＝0.4mmDs＝0.7mm

[表15]

Dc＝0.6mmDs＝0.9mm

[表16]

Dc＝0.8mmDs＝1.1mm

[表17]

Dc＝1.0mmDs＝1.3mm

表10～表13中表示小径部23的长度Ls和贵金属电极头70的长度Lc之和(Lc+Ls)是1.15(mm)的情况下的评价试验结果，表14～表17中表示上述和(Lc+Ls)是1.2(mm)的情况下的评价试验结果。表10～表13各自的贵金属电极头70的直径Dc和小径部23的直径Ds互不相同。同样，表14～表17各自的贵金属电极头70的直径Dc和小径部23的直径Ds互不相同。

在小径部占有比(Ls/(Lc+Ls))小于0.61的样本(样本91、92、93、101、102、103、111、112、113、121、122、123、131、132、133、141、142、143、151、152、153、161、162、163)中，无论贵金属电极头70的直径Dc、小径部23的直径Ds的大小如何，都由于300秒钟的振动而发生了折损。另一方面，在小径部占有比(Ls/(Lc+Ls))在0.61以上的样本(除上述之外的样本)中，无论直径Dc、直径Ds的大小如何，即使赋予300秒钟的振动，也都没有发生折损。因此，从进一步提升耐折损性和确保贵金属电极头70的耐久性的方面考虑，火花塞300的中心电极20更优选构成为满足下述关系。

0.61≤Ls/(Lc+Ls)≤0.75

A－3－5.关于中心电极20的耐折损性的第3性能评价试验：

图7中表示关于中心电极20的耐折损性的第3性能评价试验结果。中心电极20的耐折损性也受到大径部21的直径Dg的影响。通常来讲，大径部21的直径Dg越小，则中心电极20的振动越大，因此，中心电极20折损的可能性越高。在关于耐折损性的第3性能评价试验中，对于大径部21的直径Dg互不相同的多个样本调查了耐折损性。具体地讲，在燃烧器冷热试验(循环重复1000次利用燃烧器进行2分钟加热(摄氏900度)和1分钟冷却的试验)之后，进行与上述关于耐折损性第1、第2性能评价试验同样的超声波振动试验。但是，在关于耐折损性的第3性能评价试验中，持续赋予振动直到中心电极20发生折损。详细的试验条件是，贵金属电极头70的尺寸：直径Dc为0.6mm，长度Lc为0.8mm或0.4mm(根据样本有所不同)；小径部23的尺寸：直径Ds为0.9mm，长度Ls为0.4mm或0.8mm(根据样本有所不同)；大径部21的尺寸：直径Dg为1.7mm～2.6mm(根据样本有所不同)。

如图7所示，作为整体的倾向，大径部21的直径Dg越小，则直到中心电极20折损的时间越短(即耐折损性越低)。此外，着眼于小径部占有比(Ls/(Lc+Ls))，与小径部占有比是0.33的样本(在图7中用圆形标记表示)相比较，小径部占有比是0.67的样本(在图7中用三角形标记表示)直到中心电极20折损的时间较长(即耐折损性较高)。

在试验中，将大径部21的直径Dg相同的样本相互比较，求出由将小径部占有比从0.33变更为0.67所引起的耐折损性提升率。耐折损性提升率被作为小径部占有比是0.67的样本直到折损的时间与小径部占有比(Ls/(Lc+Ls))是0.33的样本直到折损的时间之比来计算。如图7所示，大径部21的直径Dg越小，则耐折损性提升率越高。具体地讲，若大径部21的直径Dg在2.6mm以下，则耐折损性提升率在1.1(提升10％)以上。因此，可以说若火花塞300的中心电极20构成为满足下述关系，则通过构成为像上述那样增大小径部占有比(Ls/(Lc+Ls))而产生的耐折损性提升效果较大。

Dg≤2.6

此外，若大径部21的直径Dg在2.3mm以下，则耐折损性提升率在1.3(提升30％)以上。因此，可以说若火花塞300的中心电极20构成为满足下述关系，则通过构成为像上述那样增大小径部占有比(Ls/(Lc+Ls))而产生的耐折损性提升效果更大。

Dg≤2.3

但是，在大径部21的直径Dg过小时，产生大径部21的加工容易性降低、耐久性降低这样的问题。因此，从提升耐折损性和确保大径部21的加工容易性、耐久性的方面考虑，火花塞300的中心电极20更优选构成为满足下述关系。

1.7≤Dg≤2.3

此外，根据图7，若大径部21的直径Dg在1.9mm以下，则耐折损性提升率在1.8(提升80％)以上。因此，可以说若火花塞300的中心电极20构成为满足下述关系，则通过构成为像上述那样增大小径部占有比(Ls/(Lc+Ls))而产生的耐折损性提升效果更大。

1.7≤Dg≤1.9

A－3－6.关于中心电极20的耐折损性的第4性能评价试验：

图8中表示关于中心电极20的耐折损性的第4性能评价试验结果。中心电极20的耐折损性也受到中心电极20和绝缘电瓷30之间的间隙X(图2)的影响。一般来讲，间隙X越大，则中心电极20的振动越大，因此，中心电极20折损的可能性越高。在关于耐折损性的第4性能评价试验中，对于间隙X互不相同的2种样本(比较例样本和实施例样本)调查了耐折损性。上述第3性能评价试验使用不带有绝缘电瓷30的中心电极20作为样本，但在第4性能评价试验中使用带有绝缘电瓷30的中心电极20作为样本。其他的试验条件除了样本的形状不同这一点之外与上述第3性能评价试验是相同的。比较例样本的形状是，贵金属电极头70的尺寸：直径Dc为0.6mm，长度Lc为0.8mm；小径部23的尺寸：直径Ds为0.9mm，长度Ls为0.4mm；大径部21的尺寸：直径Dg为1.9mm。此外，实施例样本的形状是，贵金属电极头70的尺寸：直径Dc为0.6mm，长度Lc为0.4mm；小径部23的尺寸：直径Ds为0.9mm，长度Ls为0.8mm；大径部21的尺寸：直径Dg为1.9mm。另外，图8的实施例样本的尺寸与图7中的黑三角标记中的、用Dg＝1.9mm表示的样本的尺寸相对应。

如图8所示，作为整体的倾向，间隙X越大，则直到中心电极20折损的时间越短(即耐折损性越低)。另外，在实施例样本中，对间隙X是零的情况没有进行试验，但考虑到比较例样本的倾向，推断其折损实践会成为在间隙X为0.03mm的情况下的折损时间以上。间隙X是0.03mm～0.15mm的实施例样本的折损时间在138秒以上，具有比图7所示的黑三角标记(Dg＝1.9mm)的结果更良好的耐折损性。此外，在间隙X是0.20mm的实施例样本中，折损时间是112秒，与图7所示的黑三角标记(Dg＝1.9mm)的结果大致相同。因而，在通过限制间隙X的范围来提升耐折损性这样的意图中，优选将间隙X设为0.15mm以下。此外，考虑到中心电极20的热膨胀，间隙X优选大于0mm。因而，只要火花塞300的中心电极20构成为满足下述关系，就能够进一步提升耐折损性。

0.03≤X≤0.15

A－4.其他：

图9是表示中心电极20的小径部23和连结部22之间的交界部分的优选形状的说明图。若对图2和图9进行比较则能够理解，在图9的火花塞中，在小径部23和连结部22之间的交界部分24带有R(所谓的圆角形状)。换言之，该交界部分24具有圆角轮廓，从而使小径部23和连结部22之间的交界不明确，在从正面观察时显示流畅的曲面。另一方面，在图2所示的火花塞中，就小径部23和连结部22之间的交界部而言，这两者之间的交界明确，在从正面观察时显示2条直线在一点相交的几何学的形状。另外，优选的是，图9所示的交界部分24在交界部分24的整周上具有这样的圆角形状。而且，优选的是，圆角形状的半径R被设在0.1mm以上0.5mm以下的范围内。只要将交界部分24形成为具有这样的圆角形状，在对中心电极20施加了外力的情况下，就能够将小径部23和连结部22的振动抑制得较小。

像以上说明的那样，本实施方式的火花塞300具备中心电极20，中心电极20具有：小径部23，该小径部23在前端利用激光焊接接合有贵金属电极头70；大径部21，该大径部21直径比小径部23的直径大；以及连结部22，该连结部22连结小径部23和大径部21。若将这样的火花塞300构成为满足下述的式(1)～(3)，则通过满足下述式(2)，能够在确保良好的点火性的同时抑制中心电极20的耐久性降低，而且通过满足下述式(3)，即使像下述式(1)那样使用处于耐折损性降低的倾向的、大径部21的直径Dg较小的中心电极20，也能够抑制由位于中心电极20的前端的贵金属电极头70和小径部23形成的部分的重量增大而提升中心电极20的耐折损性，并且能够避免贵金属电极头70的长度变得极短从而能够抑制贵金属电极头70的耐久性降低。另外，在下述的式(1)～(3)中，Lc是贵金属电极头70的轴线方向长度，Ls是小径部23的轴线方向长度。

Dg≤2.6···(1)

1.15≤Lc+Ls≤3.0···(2)

0.48≤Ls/(Lc+Ls)≤0.75···(3)

此外，只要将火花塞300构成为还满足下述的式(4)，就能够进一步减轻由位于中心电极20的前端的贵金属电极头70和小径部23形成的部分的重量，能够进一步提升中心电极20的耐折损性。

0.61≤Ls/(Lc+Ls)≤0.75···(4)

此外，只要将火花塞300构成为还满足下述的式(5)，就能够在防止小径部23的直径Ds变得过大并确保良好的点火性的同时，一定程度地确保贵金属电极头70的经由小径部23的散热并抑制贵金属电极头70的消耗。另外，在下述的式(5)中，Dc是贵金属电极头70的直径，Ds是小径部23的直径。

Dc≤Ds≤Dc+0.4···(5)

此外，只要将火花塞300构成为还满足下述的式(6)，就能够在避免大径部21的直径Dg变得过小导致加工变困难或者耐久性降低的同时，提升处于耐折损性降低的倾向的、大径部21的直径Dg较小的中心电极20的耐折损性。

1.7≤Dg≤2.3···(6)

此外，只要将火花塞300构成为还满足下述的式(7)，即使使用处于耐折损性进一步降低的倾向的、大径部21的直径Dg更小的中心电极20，也能够提升中心电极20的耐折损性。

1.7≤Dg≤1.9···(7)

此外，在将火花塞300的中心电极20和绝缘体(绝缘电瓷30)之间的间隙设为X(mm)时，只要构成为还满足下述的式(8)，就能够进一步提升中心电极的耐折损性。

0.03≤X≤0.15···(8)

此外，只要火花塞300的中心电极20的小径部23和连结部22之间的交界部分24具有圆角轮廓，在对中心电极20施加了外力的情况下，就也能够将小径部23和连结部22的振动抑制得较小。

B.变形例：

上述实施方式的火花塞300的结构终究只是一例子，能够进行各种变形。例如形成火花塞300的各构成部件的材料并不限定于上述实施方式所记载的材料。此外，在上述实施方式中，中心电极20被设为包覆部分25和芯部分26的2层结构，但中心电极20既可以是单层结构，也可以是3层以上的结构。

此外，在上述实施方式中，小径部23和贵金属电极头70之间的交界是与火花塞300的中心轴线大致垂直的平坦形状(图4)，但该交界也可以是具有凹凸的形状。在小径部23和贵金属电极头70之间的交界是具有凹凸的形状的情况下，用于决定小径部23的长度Ls和贵金属电极头70的长度Lc的交界面是通过位于小径部23的最前端侧的部分且与火花塞300的中心轴线大致垂直的平面。

本发明并不限定于上述实施方式、变形例，能够在不脱离其主旨的范围内实现各种结构。例如，为了解决上述课题的一部分或全部、达到上述效果的一部分或全部，能够对与发明内容栏所记载的各技术方案中的技术特征相对应的实施方式、变形例中的技术特征进行适当地替换、组合。此外，其技术特征只要不被说明为本说明书中所必需的部分，就能够适当地删除。

附图标记说明

10、接地电极；11、自由端部；12、基端部；20、中心电极；21、大径部；22、连结部；23、小径部；24、交界部分；25、包覆部分；26、芯部分；30、绝缘电瓷；31、轴孔；32、中央主干部；33、后端侧主干部；34、前端侧主干部；35、腿长部；40、端子金属件；50、主体金属外壳；51、工具卡合部；52、螺纹部；53、后端部；54、座部；57、端面；59、垫片；61、陶瓷电阻；62、密封体；70、贵金属电极头；92、熔融部；201、螺孔；300、火花塞；500、发动机缸盖；OL、轴线。

Claims

1.一种火花塞，其具备中心电极，该中心电极具有：小径部，该小径部在前端利用激光焊接接合有贵金属电极头；大径部，该大径部的直径比所述小径部的直径大；以及连结部，该连结部连结所述小径部和所述大径部，该火花塞的特征在于，

在将所述大径部的直径设为Dg(mm)，将所述贵金属电极头的沿着所述火花塞的轴线方向的长度设为Lc(mm)，将所述小径部的沿着所述火花塞的轴线方向的长度设为Ls(mm)时，满足式(1)～(3)，

Dg≤2.6···(1)

1.15≤Lc+Ls≤3.0···(2)

0.48≤Ls/(Lc+Ls)≤0.75···(3)。

2.根据权利要求1所述的火花塞，其特征在于，

满足式(4)，

0.61≤Ls/(Lc+Ls)≤0.75···(4)。

3.根据权利要求1或2所述的火花塞，其特征在于，

在将所述贵金属电极头的直径设为Dc(mm)，将所述小径部的直径设为Ds(mm)时，满足式(5)，

Dc≤Ds≤Dc+0.4···(5)。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的火花塞，其特征在于，

满足式(6)，

1.7≤Dg≤2.3···(6)。

5.根据权利要求4所述的火花塞，其特征在于，

满足式(7)，

1.7≤Dg≤1.9···(7)。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的火花塞，其特征在于，

在将所述中心电极和所述火花塞的绝缘体之间的间隙设为X(mm)时，满足式(8)，

0.03≤X≤0.15···(8)。

7.根据权利要求1～6中任一项所述的火花塞，其特征在于，

所述中心电极的所述小径部和所述连结部之间的交界部分具有圆角轮廓。